專利名稱：從甜菜絲中提取組分的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的、分別從甜菜(Beta vulgaris)或甜菜絲中萃取并分離組分的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，機(jī)械和/或熱力學(xué)方法常用于從大量的、各種不同的生物材料、特別是諸如農(nóng)產(chǎn)水果的植物原材料中獲得有價(jià)值的組分。為了從生物材料中分離出這些組分，無論如何必須破壞細(xì)胞膜，特別是植物細(xì)胞的細(xì)胞膜。通常這可以通過機(jī)械力的作用，如切割、研磨、碾碎等得以實(shí)現(xiàn)。其它破碎生物材料細(xì)胞膜的方法是熱力學(xué)細(xì)胞破碎，該方法使細(xì)胞膜在溫度的影響下變性，或者是熱力學(xué)方法和機(jī)械方法結(jié)合使用。破壁處理后生物材料的可溶性組分被擠出，然后使用溶劑(多數(shù)情況下是水)進(jìn)行萃??；或者，如果是不溶性的物質(zhì)，則被洗出。
此類從生物材料中分離組分的方法對制糖工業(yè)有著特別重要的意義，因?yàn)樵谥袣W，眾所周知為了獲得糖(蔗糖)，使用此類方法對甜菜(Betavulgaris)進(jìn)行處理以獲取糖。對此，常規(guī)的方法是將洗好的甜菜在傳統(tǒng)的切割機(jī)中切絲，用大約70～75℃的熱水在甜菜絲萃取裝置(Schnitzelmaische)中將得到的甜菜絲熱燙。在這個(gè)過程中，甜菜細(xì)胞壁發(fā)生熱力學(xué)變性，即細(xì)胞壁被破壞，使得蔗糖分子能滲透出來。在接下來的萃取過程中，通常使用逆流萃取法，在大約68～70℃的溫度下得到含有蔗糖的萃取液(原汁)。
眾所周知，為了有效地萃取，必須加入大量的外來水(冷凝液)。為了優(yōu)化萃取過程，降低萃取后的甜菜絲中剩余糖的含量，在已知的方法中，通常相對于甜菜絲數(shù)量的大約105～110％的原汁得到回收。該回收率是從萃取物的體積與所用的甜菜體積的之比計(jì)算出來。接著即可進(jìn)行萃取液汁的純化。
除了在萃取過程中需要大量的外來水外，從生物材料中分離組分的加工過程還是一個(gè)高耗能的加工過程。特別是在通常的高于70℃的溫度下進(jìn)行生物材料的熱力學(xué)破壞，需要輸入較高的能量。即使是在隨后的萃取過程中，也必須將大量的外來水加熱至70℃以上，在接下來的處理過程中還需要進(jìn)行高能耗的蒸發(fā)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種以低能耗破壞生物材料、特別是甜菜或甜菜細(xì)胞的方法，并且，通過使用合適的下游工程方法，以降低從生物材料中分離組分的用水量和能耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)問題在于提供一種改進(jìn)的從生物材料即甜菜絲中萃取并隨之分離組分的方法，以及一種實(shí)施這種改進(jìn)的方法的設(shè)備，其中，這種改進(jìn)的方法具有較高的效率和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，同時(shí)應(yīng)消耗更少的資源如能源和水。
本發(fā)明通過一種從甜菜中萃取并隨之可選擇使用分離組分的方法解決上述基本的技術(shù)問題，該方法包括下列步驟(a)在甜菜切絲裝置中將甜菜切成絲，獲得絲汁混合物；然后，(b)在所獲得的絲汁混合物中加入原汁或水，以使制備好的絲汁混合物的電導(dǎo)率為2.6mS/cm～10mS/cm；和，(c)在一個(gè)電穿孔裝置中將已制備的絲汁混合物中的甜菜絲體積密度調(diào)到400kg/m3～800kg/m3之間；然后(d)對步驟(c)中所獲得的絲汁混合物進(jìn)行電穿孔；然后，(e)在一個(gè)萃取裝置中對獲得的絲汁混合物進(jìn)行萃取。
并且可選擇地是，從電穿孔后的絲汁混合物的萃取液中進(jìn)行組分萃取或分離。本發(fā)明的技術(shù)問題還通過一種從甜菜絲中萃取并分離組分的設(shè)備得到解決，它包括至少一個(gè)將甜菜切成絲的裝置，至少一個(gè)與前面的裝置相連、用來輸送所獲得的絲汁混合物的裝置，至少一個(gè)與前面的裝置相連、用于對絲汁混合物進(jìn)行電穿孔的裝置，至少一個(gè)與前面的裝置相連、用來輸送電穿孔后的絲汁混合物的裝置和至少一個(gè)與前面的裝置相連、用于對絲汁混合物進(jìn)行萃取的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在電穿孔時(shí)使用一種電導(dǎo)率相當(dāng)高的介質(zhì)，而在通常情況下，電穿孔所必需的強(qiáng)電場的建立是以絲汁懸浮液中較低的電導(dǎo)率為前提，就這一點(diǎn)而言，這種方法是令人驚奇的。當(dāng)甜菜絲被電穿孔時(shí)，由于從甜菜絲到懸浮液出現(xiàn)傳質(zhì)，例如糖和鹽，在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了高電導(dǎo)率，因此必須向反應(yīng)器中注入大量的新鮮水，以便能抵消電導(dǎo)率的上升。按照本發(fā)明，特別是在甜菜絲的體積密度較高的情況下，甜菜絲的電穿孔優(yōu)于甜菜的電穿孔。此外，與更大、更堅(jiān)實(shí)并且更耐溫的甜菜塊根不同的是，在甜菜絲進(jìn)行電穿孔之前，待電穿孔的材料即甜菜絲能夠被加熱。另一方面，在允許的能源消耗的范圍內(nèi)，無法加熱在收獲季節(jié)通常冰冷的甜菜塊根。因此，按照本發(fā)明的方法，即對甜菜絲以所述方式進(jìn)行電穿孔，使得待電穿孔材料可以事先被加熱，例如加熱到5到40℃，優(yōu)選為10到40℃，而由于待電穿孔材料的溫度較高，這樣就可以進(jìn)行更加有效的電穿孔，或者可以在較低的場強(qiáng)度進(jìn)行電穿孔。根據(jù)本發(fā)明，所述的待電穿孔材料的加熱只能在甜菜絲上進(jìn)行，而不能在甜菜塊根上進(jìn)行，并且它會(huì)使場強(qiáng)相應(yīng)地降低。因此，本發(fā)明了提供一種特別有效和經(jīng)濟(jì)的方法。
本發(fā)明規(guī)定，在方法的第一個(gè)步驟中，甜菜被切成甜菜絲。在本發(fā)明中，甜菜絲是被切成塊或絲的甜菜。本發(fā)明規(guī)定，甜菜在例如切割機(jī)中被切成甜菜絲，同時(shí)形成絲汁混合物，這個(gè)混合物包括被切成絲的甜菜和所流出的細(xì)胞漿液。
在絲汁混合物加入一種介質(zhì)，例如水，優(yōu)選為原汁，特別是通過對甜菜的堿性萃取所獲得的堿化原汁，得到了制備好(也被稱為含有介質(zhì))的絲汁混合物，其電導(dǎo)率為2.6mS/cm～10.0mS/cm。將這種含有介質(zhì)的絲汁混合物優(yōu)選地置于一個(gè)電穿孔裝置中，同時(shí)或立刻將甜菜絲的體積密度調(diào)到400kg/m3～800kg/m3，同時(shí)，按照本發(fā)明，這種具有上述甜菜絲體積密度的絲汁混合物中優(yōu)選地沒有或只有極少量的氣泡。根據(jù)本發(fā)明而采用的體積密度可優(yōu)選地由例如在下落通道中所積累的切絲材料中所形成的初始壓力決定。在采用上述甜菜絲體積密度的情況下，含有介質(zhì)的絲汁混合物使得隨后的電穿孔可以在無氣泡的情況下進(jìn)行，并可以節(jié)省能源。電穿孔后的絲汁混合物，又被稱為受到電穿孔的絲汁混合物，接著又輸送到萃取裝置中進(jìn)行萃取，并用常規(guī)的處理步驟例如蒸發(fā)和/或冷卻結(jié)晶中提取組分如糖。
在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種所述的方法，在這個(gè)方法中，步驟(b)中的加入介質(zhì)和調(diào)整電導(dǎo)率，也可以在步驟(c)中進(jìn)行，也就是說，步驟(b)和(c)可以同時(shí)進(jìn)行。同樣，步驟(c)在時(shí)間上可以先于步驟(b)進(jìn)行。在一特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，電導(dǎo)率在步驟(b)和/或(c)中被設(shè)定為2.6mS/cm～6.0mS/cm。
在另一特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟(c)中調(diào)節(jié)的體積密度被設(shè)定為450kg/m3到700kg/m3。
在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，絲或絲汁混合物或經(jīng)加工的絲汁混合物在電穿孔之前，被加熱到比收獲的甜菜塊根溫度更高的溫度，特別是5到40℃，優(yōu)選為10到40℃，特別優(yōu)選為15到35℃。
根據(jù)本發(fā)明，使用高壓脈沖的電穿孔對生物材料即甜菜絲的細(xì)胞進(jìn)行破壁，因此，這些細(xì)胞不需要為了下流的萃取而進(jìn)行熱力學(xué)破壁。
在本發(fā)明中，“生物材料”是指甜菜絲(Beta vulgaris)。
在本發(fā)明中，萃取是指使用一種合適的溶劑從固體或液體物質(zhì)混合物，特別是生物材料中溶解出特定成分，特別是組分的分離方法，其中，在溶劑和被溶解的物質(zhì)即生物材料的組分之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在水溶性組分如蔗糖、菊粉、淀粉從生物材料中被分離出來的過程中，優(yōu)選使用水作為萃取劑，例如，從甜菜切絲中分離出糖分時(shí)。在發(fā)明的另一實(shí)施方式中，通過使用主要是非極性和/或有機(jī)溶劑從生物材料中，還可以額外或僅分離出脂溶性組分。
按照本發(fā)明，本發(fā)明的方法步驟(d)，即生物材料的電穿孔，是在導(dǎo)電介質(zhì)中進(jìn)行的，也就是說，在步驟(a)中通過將甜菜切絲而形成的絲汁混合物或懸浮液中，在必要時(shí)，可在其中加入水或原汁，但優(yōu)選的是加入堿化的原汁，在這里，生物材料被置于高壓電場中。高壓電場優(yōu)選通過已知的方式，例如通過導(dǎo)壓電極施加電壓，特別是穿過生物材料的高壓電場產(chǎn)生。優(yōu)選的是，使用脈沖狀的高壓曲線，但也可以使用交流電場和直流電場。場強(qiáng)優(yōu)選為0.1到20kV/cm，較好的是大約1到5kV/cm，最好為2到4kV/cm。在本發(fā)明一特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，生物材料所處的介質(zhì)的電導(dǎo)率與生物介質(zhì)的電導(dǎo)率一致，這樣，就可以在生物材料中達(dá)到最佳的電力線分布(Feldlinienverlauf)，而電導(dǎo)率優(yōu)選為大約2.6到10.0mS/cm，特別是2.6到6.0mS/cm。
不受理論方面的限制，由于通過電穿孔打開了細(xì)胞，對隨后的萃取的要求也顯著降低，這樣，對生物材料的萃取可以在與通常的方法相比顯著較低的溫度下進(jìn)行。因此，本發(fā)明的優(yōu)選方法的特點(diǎn)是，萃取步驟(e)可以在與現(xiàn)有技術(shù)相比顯著降低的溫度下進(jìn)行，也就是說，該溫度為0到65℃，特別是10到65℃，優(yōu)選為45到60℃，最好是46到60℃。當(dāng)然，萃取采用的溫度也可以根據(jù)生物材料的需要進(jìn)行調(diào)整，無論溫度或高或低，只要能夠進(jìn)行萃取就可以。由于萃取溫度的降低，生物材料諸如甜菜絲的處理與傳統(tǒng)的方法或熱力學(xué)變性相比更加溫和。由此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提高了生物材料的可壓榨性，例如，對于甜菜絲，干物質(zhì)百分比(％TS)提高了約2個(gè)百分點(diǎn)。
按照本發(fā)明，在一實(shí)施方式中，經(jīng)過純化的萃取物，特別是稀漿液I和II，在之后的多級蒸發(fā)裝置中被濃縮，使干物質(zhì)含量達(dá)到約70％。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地在一個(gè)多級結(jié)晶裝置中，從按照本發(fā)明加工的甜菜絲中獲得的萃取液和/或稀漿液中分離糖。萃取后的生物材料，特別是萃取后的甜菜絲，隨后被機(jī)械脫水，然后與例如糖蜜混合，優(yōu)選地在熱干燥后作為飼料，特別是作為顆粒飼料出售。
在本發(fā)明的一優(yōu)選的實(shí)施方式中，在步驟(e)中的萃取為堿性萃取，特別是優(yōu)選地使用堿化劑，如石灰乳和/或生石灰。在這里，“堿性“是指含水介質(zhì)的pH值約為pH7到pH14(在20℃下)。在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，堿性萃取在pH7.5到pH11之間進(jìn)行，特別是在大約pH10，例如pH為10.2。
在堿性萃取中，無法絕對排除生物材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，特別是會(huì)形成高分子量的果膠酸鈣。在已知的萃取溫度70到75℃下，堿性萃取中不希望出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)很強(qiáng)烈，使得在某些情況下形成大量的果膠酸鈣，它使所得到的、優(yōu)選地通過汁液提純而純化的萃取物的過濾變得很困難，從而使這種方法難以實(shí)施。相比之下，按照本發(fā)明的，在較低溫度下進(jìn)行的堿性萃取，可以減少那些高分子量化合物的形成。通過這種方法，當(dāng)純化后的萃取物、特別是從甜菜絲萃取液通過汁液提純而得到的稀漿液I和/或稀漿液II在過濾時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)小于1mm/g的過濾系數(shù)。
優(yōu)選地在電穿孔(步驟(d)后，馬上將堿性物質(zhì)，如石灰乳、氫氧化鈣、蔗糖酸鈣或生石灰，加入到生物材料如甜菜絲中，特別是在對生物材料進(jìn)行進(jìn)一步處理之前加入到例如中間儲(chǔ)料斗中。在另一實(shí)施方式中，堿性物質(zhì)在進(jìn)行萃取(步驟(e))之前馬上加入。
在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，生物材料即甜菜絲的堿化處理是通過直接往切割機(jī)中加入堿化劑進(jìn)行的，這里的切割機(jī)就是將甜菜切成絲的裝置，也就是在步驟(a)和/或隨后的步驟(b)和/或步驟(c)中進(jìn)行。這種方法有利于對生物材料進(jìn)行局部消毒。
按照本發(fā)明，堿化劑優(yōu)選地以水溶液的形式加入到生物材料中，最好是通過噴射。在另一種實(shí)施方式中，至少一種堿性物質(zhì)，特別是石灰例如生石灰，以固體的形式、優(yōu)選為粉末的形式加入到生物材料中，以使生物材料具有堿性。
通過向生物材料中加入堿性物質(zhì)，可以降低生物材料在加工過程中受到感染的風(fēng)險(xiǎn)，并提高生物材料和分離后的細(xì)胞漿液的微生物學(xué)穩(wěn)定性。微生物學(xué)穩(wěn)定性約為104KBE/ml。
在另一實(shí)施方式中，按照本發(fā)明的方法，例如在步驟(a)、(b)、(c)、(d)和/或(e)中，往生物材料中加入至少一種輔料。在本發(fā)明中，“輔料”是指一種化合物或化學(xué)純物質(zhì)，它在所分離出的組分、特別是所獲得的食品中不具有任何功能。這些輔料可以是加工過程中使用的物質(zhì)，例如冷凝液，也可以是過程用水、溶劑、消毒劑如甲醛、或消泡劑。它也可以優(yōu)選為絮凝劑，例如陽離子或陰離子絮凝劑，或者是用于加入堿性和/或鈣離子的物質(zhì)，例如石灰乳、生石灰、氫氧化鈣、蔗糖酸鈣、硫酸鈣和其它鈣鹽和/或鋁鹽。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選加入的至少一種輔料通常以溶液的形式加入到生物材料中，優(yōu)選地通過噴射。在另一實(shí)施方式中，至少一種輔料以固體的形式、優(yōu)選為粉末的形式加入到生物材料中。
特別具有優(yōu)點(diǎn)的是，根據(jù)本發(fā)明，在步驟(d)中對生物材料進(jìn)行電穿孔打開了甜菜細(xì)胞的細(xì)胞壁，這使得堿性物質(zhì)和/或鈣離子容易加入到生物材料中。特別是根據(jù)本發(fā)明將步驟(d)中的電穿孔和步驟(e)中堿性萃取結(jié)合起來。在本發(fā)明的方法完成后，可以進(jìn)一步提高生物材料的脫水性，例如，通過壓榨，干物質(zhì)的含量提高了大約8％(％TS)。
本發(fā)明還優(yōu)選地涉及一種提高萃取后的生物材料、特別是甜菜絲的可壓榨性的方法，以及提高壓榨后的干物質(zhì)含量的方法，其特征在于，按照前面所述的方法步驟(b)、c)和(d)，在第一步中，對生物材料、特別是甜菜絲進(jìn)行電穿孔，在隨后的步驟中對電穿孔后的生物材料、特別是電穿孔后的甜菜絲進(jìn)行堿性萃取，接著就獲得了具有更高可壓榨性的已被萃取的生物材料。
本發(fā)明還優(yōu)選地涉及一種用來獲得萃取后的生物材料、特別是萃取后的甜菜絲的方法，所述甜菜絲具有較高的干物質(zhì)含量，優(yōu)選為大約38％TS，該方法包括以下步驟(a)在甜菜切絲裝置中將甜菜切成絲，獲得絲汁混合物；然后，(b)在所獲得的絲汁混合物中加入原汁或水，以使制備好的絲汁混合物的電導(dǎo)率為2.6mS/cm～10mS/cm；同時(shí)或接著，(c)在一個(gè)電穿孔裝置中將已制備的絲汁混合物中的甜菜絲體積密度調(diào)到400kg/m3～800kg/m3；然后，(d)對在步驟(c)中所獲得的絲汁混合物進(jìn)行電穿孔；接著，(e)在一個(gè)萃取裝置中對經(jīng)過電穿孔的絲汁混合物進(jìn)行萃??；在這里，在接下來的步驟中，對電穿孔后的生物材料、特別是電穿孔后的甜菜絲，優(yōu)選地以已知的方式進(jìn)行壓榨，接著就獲得了具有更高干物質(zhì)含量的萃取后的生物材料。
因此，本發(fā)明還涉及一種從生物材料中萃取并獲得組分的設(shè)備，其用來實(shí)施本發(fā)明所述方法。根據(jù)本發(fā)明，從甜菜絲中萃取并分離組分的設(shè)備包括至少一個(gè)將甜菜切成絲的裝置，至少一個(gè)與前面的裝置相連、用來輸送所獲得的絲汁混合物的裝置，至少一個(gè)與前面的裝置相連、用于對絲汁混合物進(jìn)行電穿孔的裝置，至少一個(gè)與前面的裝置相連、用來輸送電穿孔后的絲汁混合物的裝置和至少一個(gè)與前面的裝置相連、用于對絲汁混合物進(jìn)行萃取的裝置。在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種上述設(shè)備，而這種設(shè)備還具有一個(gè)輸入原汁、特別是堿化的原汁的裝置。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，這種用來輸入原汁的裝置由在萃取裝置即對絲汁混合物進(jìn)行萃取的裝置和電穿孔裝置之間的管路形成。而這種輸入原汁、特別是堿化的原汁的裝置，也可以由萃取裝置和用來對甜菜進(jìn)行切絲的裝置或之后用來輸送所獲得的絲汁混合物的裝置之間的管路形成。
用于從甜菜絲中萃取和隨后獲得組分的裝置的特征在于，與對甜菜進(jìn)行電穿孔的的反應(yīng)器相比，制造費(fèi)用尤其較低。對甜菜進(jìn)行電穿孔的設(shè)備的制造費(fèi)用很高，因?yàn)闉榱嗽谔鸩速A藏罐和切割機(jī)之間安裝電穿孔反應(yīng)器，必須將甜菜儲(chǔ)料斗升高，并且必須為每個(gè)切割機(jī)制作單獨(dú)的預(yù)儲(chǔ)料斗，而且被切割和穿孔的切絲必須經(jīng)過螺桿輸送到萃取裝置。而按照本發(fā)明，相比之下，甜菜絲的電穿孔通過將電穿孔反應(yīng)器集成在絲輸送帶和甜菜絲萃取裝置之間而實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的一特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，電穿孔反應(yīng)器安裝在從絲輸送帶到甜菜絲萃取裝置的下落通道中。
在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明中將甜菜切成甜菜絲的設(shè)備包括一個(gè)切絲機(jī)，即切割機(jī)，優(yōu)選為轉(zhuǎn)鼓式切割機(jī)，它布置在甜菜的輸送路線上。在另一實(shí)施方式中，切絲機(jī)還帶有一個(gè)用來收集甜菜的中間儲(chǔ)料斗，它首先通過生物材料的堆積為其切割提供必要的初始壓力。
根據(jù)本發(fā)明，萃取裝置優(yōu)選為一種塔式萃取裝置。在另一實(shí)施方式中，萃取裝置是一種螺旋槽式萃取塔，例如DDS-萃取器。在另一實(shí)施方式中，萃取裝置是一種轉(zhuǎn)鼓蜂房式萃取裝置，例如RT轉(zhuǎn)鼓。
在本發(fā)明的設(shè)備的一優(yōu)選實(shí)施方式中，還設(shè)置有至少一個(gè)用于加入輔料和/或堿性物質(zhì)的計(jì)量裝置。在發(fā)明的一個(gè)變型中，這個(gè)計(jì)量裝置包括至少一個(gè)洗滌管，這個(gè)洗滌管帶有至少一個(gè)與之連接的噴頭，用于將輔料溶液和/或堿化劑如石灰乳噴到生物材料上。在另一實(shí)施方式中，該至少一個(gè)計(jì)量裝置是一個(gè)用來加入固體物質(zhì)，特別是粉末狀物質(zhì)的裝置，特別是一種氣動(dòng)計(jì)量器和/或螺旋運(yùn)輸器。
計(jì)量裝置優(yōu)選地布置在用于輸送絲汁混合物的裝置的計(jì)量區(qū)域。在一實(shí)施方式中，計(jì)量裝置布置在中間儲(chǔ)料斗的計(jì)量區(qū)域。在另一實(shí)施方式中，計(jì)量裝置布置在甜菜泥容器(Maschebehlter)的計(jì)量區(qū)域，其前于或在萃取器上。在這里，“計(jì)量區(qū)域”是指在被計(jì)量的物質(zhì)如上述的輔料、堿化劑等，可通過所選定的計(jì)量裝置施加到生物材料上。
其它的優(yōu)選實(shí)施例可參見所附詳細(xì)說明。


下面通過附圖對本發(fā)明的裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。附圖是本發(fā)明的裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
實(shí)施例電穿孔后的甜菜材料的堿性萃取將甜菜塊根從塊根的中間貯存罐11輸送到將甜菜切成甜菜絲的裝置1中。在切絲過程中所形成的絲汁混合物，通過一個(gè)用來輸送所獲得的絲汁混合物的裝置3(切絲輸送帶)送到一個(gè)下落通道13中，電穿孔裝置5與所述下落通道一體成型。經(jīng)過電穿孔的絲汁混合物在離開電穿孔裝置5之后，通過一個(gè)輸送經(jīng)電穿孔后的絲汁混合物的裝置7進(jìn)入到絲汁混合物的萃取裝置9中。管路15接到裝置9的排出管上，用于將在萃取裝置9中獲得的堿化原汁輸入到電穿孔裝置5或與電穿孔裝置一體成型的下落通道13中。
本發(fā)明的方法如下所述清洗剛收獲或經(jīng)過庫存的甜菜，在必要時(shí)加熱到大約12℃，然后，并在可能時(shí)以粗略切絲的形式輸送到直接位于切割機(jī)1上方的中間儲(chǔ)料斗11中，并從那里進(jìn)入到切割機(jī)1中并切成絲，接著通過過渡通道進(jìn)入到用于輸送所獲得的絲汁混合物的裝置3中。石灰乳經(jīng)計(jì)量裝置加入到中間儲(chǔ)料斗中，以降低微生物活性。
用來輸送所獲得的絲汁混合物的裝置3，又被稱為切絲輸送帶(Schnitzelband)，將混合物輸送到與電穿孔裝置5一體成型的下落通道13中。經(jīng)過接到下落通道13的管路15，將來自萃取裝置9的堿化原汁經(jīng)過計(jì)量裝置加入到電穿孔裝置中，制成無氣泡、含介質(zhì)的絲汁混合物，其電導(dǎo)率為5mS/cm。下落通道13的高度要使得在電穿孔反應(yīng)器5中的體積密度達(dá)520kg/m3，同時(shí)，在這樣被壓縮的絲汁混合物中不再存在任何氣體。在電穿孔設(shè)備中，高壓脈沖達(dá)3到4kV/cm，在這種情況下，細(xì)胞壁以已知的方式被打開。
隨后，甜菜絲和汁經(jīng)過輸送裝置7，必要時(shí)經(jīng)過一個(gè)圖中未單獨(dú)表示的甜菜泥容器輸送到一個(gè)逆流萃取裝置9中，在這里它被萃取，并將萃取物收集起來。萃取溫度為46到60℃，優(yōu)選地是選擇一個(gè)明顯高于46℃但最大不超過60℃的溫度。萃取裝置是塔式萃取裝置、螺旋槽式萃取塔或轉(zhuǎn)鼓蜂房式萃取裝置。在萃取裝置中，甜菜絲在與萃取液即新鮮水的逆流中被萃取。
接著進(jìn)行石灰乳-碳酸的漿液提純(圖中未示)。提純后的萃取物(稀漿液I和II)按傳統(tǒng)方式進(jìn)一步處理，也就是說，在漿液濃縮成糖漿后，通過在結(jié)晶器中進(jìn)一步蒸發(fā)和連續(xù)結(jié)晶得到糖。分離出的碳酸鈣泥渣按傳統(tǒng)方式通過壓濾機(jī)進(jìn)行脫水(圖中未示)，并作為肥料即所謂的碳石灰(Carbokalk)在市場上出售。
在經(jīng)過前面的堿化后，向所得到的細(xì)胞漿液加入絮凝劑。輸送液按照傳統(tǒng)方式輸送至靜態(tài)傾析器。將傾析器中的碎屑抽出，送入到同時(shí)進(jìn)行的萃取物加工的預(yù)加灰裝置中。另一方面，傾析器中的清液可進(jìn)一步使用，包括與經(jīng)萃取工序所得到的稀漿液進(jìn)行結(jié)合。同時(shí)，按照傳統(tǒng)方式對獲得的萃取物進(jìn)行漿液提純。
萃取后的甜菜絲在圖未示的螺旋壓力機(jī)中被壓榨。壓榨出的壓榨水被重新送入萃取裝置中。壓榨后的碎絲按傳統(tǒng)方式進(jìn)行加熱脫水，也即在低溫干燥器、高溫干燥器或者蒸發(fā)干燥器中進(jìn)行脫水。
權(quán)利要求
1.用來從甜菜中萃取組分的方法，包括以下步驟(a)在甜菜切絲裝置中將甜菜切成絲，獲得絲汁混合物；然后(b)在所獲得的絲汁混合物中加入原汁或水，以使制備好的絲汁混合物的電導(dǎo)率為2.6mS/cm～10mS/cm；和，(c)在一個(gè)電穿孔裝置中將已制備的絲汁混合物中的甜菜絲體積密度調(diào)到400kg/m3～800kg/m3；然后，(d)對在步驟(c)中所獲得的絲汁混合物進(jìn)行電穿孔；接著，(e)在一個(gè)萃取裝置中對經(jīng)過電穿孔的絲汁混合物進(jìn)行萃取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中將電導(dǎo)率調(diào)到2.6mS/cm～6.0mS/cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中將體積密度調(diào)到450kg/m3～700kg/m3。
4.根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中和/或緊接在步驟(d)之后向絲汁混合物中加入輔料，優(yōu)選加入石灰和/或石灰乳。
5.根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(e)中使用的溫度為0到65℃，優(yōu)選為45到60℃。
6.根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(e)是一種堿性萃取。
7.根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中加入的原汁是一種堿化的原汁。
8.根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，經(jīng)加工的絲汁混合物的溫度在電穿孔之前被調(diào)整到5℃到40℃，優(yōu)選為10℃到40℃。
9.按照權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的方法用于從甜菜絲中萃取和分離組分的設(shè)備，它包括至少一個(gè)將甜菜切成絲的裝置(1)，至少一個(gè)與前面的裝置相連、用來輸送所獲得的絲汁混合物的裝置(3)，至少一個(gè)與前面的裝置相連、用于對絲汁混合物進(jìn)行電穿孔的裝置(5)，至少一個(gè)與前面的裝置相連、用來輸送電穿孔后的絲汁混合物的裝置(7)和至少一個(gè)與前面的裝置相連、用于對絲汁混合物進(jìn)行萃取的裝置(9)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備具有用來輸送原汁、特別是堿化的原汁的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，用來輸送原汁的裝置(15)，設(shè)置成這種方式其適合于將原汁輸送到用來輸送絲汁混合物的裝置(3)中，或者將原汁輸送到電穿孔裝置(5)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，它具有至少一個(gè)用來對輔料進(jìn)行配量的計(jì)量裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求9到12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，電穿孔裝置(5)是豎式反應(yīng)器(Schachtreaktor)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的從甜菜(Beta vulgaris)中分離和萃取組分的方法和裝置。
文檔編號C13B10/12GK1969049SQ200580019921
公開日2007年5月23日 申請日期2005年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月16日
發(fā)明者阿諾爾德·約亨, 斯特凡·弗倫策爾, 托馬斯·米歇爾貝格爾, 蒂莫·朔伊爾 申請人:曼海姆/奧克森福特旭德楚克股份公司